[发明专利]一种基于移动边缘计算的在线轨迹压缩系统及方法

说明书

本发明一种基于移动边缘计算的在线轨迹压缩方法，其特征在于：包括：第一阶段：为一个给定的GPS轨迹点，根据连接它的边和已保存的路网片段识别它是否为交叉路口节点；第二阶段：通过判断车辆在交叉路口是否直行来移除不必要的边。通过本发明提供的在线轨迹压缩系统，在80％情况下只需要200毫秒就可完成对一批轨迹的压缩，最高压缩用时间不超过600ms，相对车载GPS设备6秒的采样时间来说可以在下一批轨迹数据到达前及时完成轨迹的压缩。

技术领域

本发明涉及轨迹压缩领域，边缘计算领域，特别是基于移动边缘计算的在线轨迹压缩方法和系统。

背景技术

日常生活中，各种GPS设备的广泛普及使得许多种轨迹数据可以方便地大规模获取，其中车辆轨迹数据是一个典型的代表。这些轨迹数据不仅可以直接用来追踪车辆的行驶路径，还可以挖掘出大量的普适智能和城市服务，如了解城市、交通动态，提示驾驶路线，推断城市、建筑物功能。因此，近年来为满足城市计算任务的轨迹数据挖掘越来越受到关注。为了节约通信和储存成本，车辆只以稀疏的时间间隔即低频率向数据中心报告GPS位置。例如，安装在出租车上的GPS设备根据是否搭载乘客，每隔1或者2分钟向数据中心发送它们的位置。不幸的是，这种简单的方案也会导致一些严重的问题，例如在两个GPS点之间留下了很大的不确定性，更糟糕的是，GPS噪声和路网的复杂性使得推断两点之间的行驶路径更加困难，因此轨迹数据的应用非常有限。

为了在节约成本和轨迹数据的可用性之间取得平衡，一种很有前景的方法是在线轨迹数据压缩，即在GPS设备一侧更频繁地收集GPS位置信息，但仍然上传更少的完整的数据到数据中心。因此，简洁的空间无损的轨迹表示计算是必不可少的。然而，这种计算通常资源消耗大而且GPS设备本身不能负担繁重的任务。

发明内容

针对以上缺陷，受移动边缘计算的启发，本发明提供了一种基于移动边缘计算的在线轨迹压缩系统和方法，将智能终端设备作为本地计算单元来迁移计算负担，对匹配后的轨迹数据进行压缩。

本发明的技术方案为：一种基于移动边缘计算的在线轨迹压缩方法，包括：

第一阶段：为一个给定的GPS轨迹点，根据连接它的边和已保存的路网片段识别它是否为交叉路口节点；

第二阶段：通过判断车辆在交叉路口是否直行来移除不必要的边。

进一步的，一种基于移动边缘计算的在线轨迹压缩方法，所述的第一阶段中：将输入轨迹的第一条边e₁加入压缩后的轨迹T_c中，然后依次扫描输入轨迹中剩下的边，对于后面的每条边e_i,首先识别连接这条边的节点以及它的下一条边e_i+1，然后通过已保存的路网片段判断这个节点是否是一个交叉路口节点。

进一步的，一种基于移动边缘计算的在线轨迹压缩方法，所述的第二阶段中：对于一个交叉路口节点，计算车辆在这个交叉路口的航向变化，如果车辆在这个交叉路口不是直行，那么将交叉路口的出口边e_i+1加入到前面已经压缩的轨迹T_c中；否则，跳过这条边e_i，继续处理下一条边e_i+1。

进一步的，一种基于移动边缘计算的在线轨迹压缩方法，对于不确定的轨迹，通过保留交叉路口中被识别为直行的出口边到压缩后的轨迹中来避免，即使车辆在交叉路口行驶方向为直行，仍然保留这个交叉路口的出口边到压缩后的轨迹T_c中。

本发明还提供一种基于移动边缘计算的在线轨迹压缩系统，包括：GPS设备、智能终端设备、数据中心；包含以下三个步骤：

步骤一：GPS设备以高采样率记录行驶中车辆的位置信息，然后将收集到的密集的轨迹数据通过蓝牙传输到智能终端设备上；